如图所示,AB是一个固定在竖直面内的弧形轨道,与竖直圆形轨道BCD在最低点B平滑连接,且B点的切线是水平的;BCD圆轨道的另一端D与水平直轨道DE平滑连接。B、D两点在同一水平面上,且B、D两点间沿垂直圆轨道平面方向错开了一段很小的距离,可使运动物体从圆轨道转移到水平直轨道上。现有一无动力小车从弧形轨道某一高度处由静止释放,滑至B点进入竖直圆轨道,沿圆轨道做完整的圆运动后转移到水平直轨道DE上,并从E点水平飞出,落到一个面积足够大的软垫上。已知圆形轨道的半径R=0.40m,小车质量m=2.5kg,软垫的上表面到E点的竖直距离h=1.25m、软垫左边缘F点到E点的水平距离s=1.0m。不计一切摩擦和空气阻力,弧形轨道AB、圆形轨道BCD和水平直轨道DE可视为在同一竖直平面内,小车可视为质点,取重力加速度g =10m/s2。
(1)要使小车能在竖直圆形轨道BCD内做完整的圆周运动,则小车通过竖直圆轨道最高点时的速度至少多大;
(2)若小车恰能在竖直圆形轨道BCD内做完整的圆周运动,则小车运动到B点时轨道对它的支持力多大;
(3)通过计算说明要使小车完成上述运动,其在弧形轨道的释放点到B点的竖直距离应满足什么条件。
(10分)如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成角的绝缘直杆
,其下端(
端)距地面高度
。有一质量
的带电小环套在直杆上,正以某一速度,沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过
端的正下方
点处。(
取
,
)
求:(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向。
(2)小环从C运动到P过程中的动能增量。
(11分)如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定斜面上(斜面足够长),对物体施加平行于斜面向上的恒力F,作用时间t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v—t图像如图乙所示,取g=10m/s2,试求:
(1)拉力F的大小和斜面的动摩擦因数;
(2)求拉力F对物体所做的功
(8分)如图所示,一个绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场E中,在环的上端,一个质量为m、带电量为 +q的小球由静止开始沿轨道运动,
求:在小球经过最低点时,球对环的压力为多大?
如图甲所示,A、B两块金属板水平放置,相距为d="0." 6 cm,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地()时,A板电势
,随时间变化的情况如图乙所示.现有一带负电的微粒在t=0时刻从B板中央小孔射入电场,若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍,且射入电场时初速度可忽略不计.求:
(1)在0~和
~T这两段时间内微粒的加速度大小和方向;
(2)要使该微粒不与A板相碰,所加电压的周期最长为多少(g="10" m/s2).
如图所示的电路中,电源的电动势E=12V,内阻未知,R1=8Ω,R2=1.5Ω,L为规格“3V,3W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光.(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求:
(1)灯泡的额定电流和和灯丝电阻;
(2)电源的内阻;
(3)开关S闭合时,灯泡实际消耗的功率.